Một nhóm nghiên cứu đến từ Imperial College London và University College London vừa phát triển thành công chiếc laser tự tổ chức đầu tiên trên thế giới, có khả năng tự điều chỉnh cấu trúc một cách linh hoạt trong điều kiện thay đổi. Thành tựu đột phá này đã được công bố trên Tạp chí Vật lý Tự nhiên, không chỉ thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực vật liệu quang tử thông minh, giúp chúng trở nên tương đồng hơn với vật liệu sinh học về mặt phản ứng, khả năng thích ứng, tự phục hồi và hành vi tập thể, mà còn mở ra những hướng đi mới cho sự đổi mới trong Phủ lớp bằng laser công nghệ.

Giáo sư Riccardo Sapienza từ Imperial College London, đồng tác giả chính của nghiên cứu, giải thích: “Các tia laser hỗ trợ phần lớn các công nghệ hiện nay chủ yếu dựa trên vật liệu tinh thể, vốn rất chính xác nhưng lại tĩnh tại. Mục tiêu của chúng tôi là tìm hiểu xem liệu chúng tôi có thể phát triển một hệ thống laser tích hợp cả cấu trúc và chức năng, có khả năng tự tái tổ chức và hành vi hợp tác giống như các hệ thống sinh học hay không. Sự ra đời của hệ thống lớp phủ laser tự tổ chức này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc mô phỏng các vật liệu sinh học động.”

Tia laser tự tổ chức và ý nghĩa của nó đối với công nghệ phủ lớp bằng laser

Laser là các thiết bị tạo ra các dạng ánh sáng đặc biệt thông qua quá trình khuếch đại quang học. Trong thí nghiệm của nhóm nghiên cứu, laser tự tổ chức bao gồm các hạt phân tán trong một chất lỏng có hệ số khuếch đại cao, có khả năng khuếch đại ánh sáng đáng kể. Khi các hạt kết tụ lại thành một kích thước nhất định, chúng có thể phát ra ánh sáng laser với sự hỗ trợ của năng lượng bên ngoài. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh cách họ có thể kiểm soát sự phát xạ của tia laser bằng cách làm nóng các hạt “Janus” bằng một tia laser có lớp phủ hấp thụ ánh sáng, khiến các hạt tự tổ chức thành các cụm. Bằng cách điều chỉnh cường độ của tia laser bên ngoài, họ có thể kiểm soát kích thước và mật độ của các cụm, từ đó quản lý hiệu quả sự phát xạ của tia laser.

Tia laser tự tổ chức và tác động của nó đối với công nghệ phủ lớp bằng tia laser

Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng bằng cách gia nhiệt các hạt Janus khác nhau, họ có thể di chuyển các cụm phát sáng trong không gian, qua đó nhấn mạnh khả năng thích ứng cao của hệ thống. Ngoài ra, các hạt Janus có thể phối hợp với nhau để tạo thành các cấu trúc cụm mới lạ, vượt ra ngoài sự chồng chéo đơn thuần, chẳng hạn như thay đổi hình dạng và tăng cường khả năng phát sáng. Cơ chế này có những điểm tương đồng với Phủ lớp bằng laser, giúp điều khiển tia laser một cách chính xác để phủ các lớp phủ chức năng lên bề mặt vật liệu. Hệ thống laser tự tổ chức này tạo nền tảng cho các giải pháp thông minh và linh hoạt hơn Phủ lớp bằng laser các quy trình.

Tiến sĩ Giorgio Volpe, một đồng tác giả chính khác đến từ Khoa Hóa học của Đại học College London, nhấn mạnh: “Công nghệ laser được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y tế, truyền thông và sản xuất công nghiệp, chẳng hạn như trong Phủ lớp bằng laser để nâng cao khả năng chống mài mòn và ăn mòn của các bộ phận. Các tia laser có tính chất mô phỏng sinh học sẽ thúc đẩy sự phát triển của các vật liệu thế hệ mới có độ bền cao hơn, khả năng tự chủ và độ bền vượt trội, lý tưởng cho các ứng dụng trong lĩnh vực cảm biến, tính toán phi truyền thống, nguồn sáng mới và màn hình hiển thị. Đặc biệt, khi kết hợp với khả năng tự tổ chức, Phủ lớp bằng laser ”Công nghệ này hứa hẹn mang lại các giải pháp xử lý bề mặt thông minh hiệu quả hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.”

Tương lai của công nghệ phủ lớp bằng laser: Từ laser tự tổ chức đến các phương pháp xử lý bề mặt tiên tiến

Bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu sẽ tập trung vào việc nâng cao khả năng hoạt động tự chủ của tia laser và cải thiện các đặc tính “sinh hóa” của nó. Những ứng dụng ban đầu của công nghệ này có thể hướng đến việc phát triển màn hình mực điện tử thông minh thế hệ mới. Việc tích hợp các tia laser tự tổ chức vào Phủ lớp bằng laser cũng có thể thúc đẩy sự phát triển của sản xuất linh hoạt và các thiết bị có thể tái cấu hình. Với sự xuất hiện của các tia laser tự tổ chức và Phủ lớp bằng laser Khi các công nghệ tiếp tục hội tụ, tác động của chúng trong tương lai sẽ không chỉ được cảm nhận trong lĩnh vực công nghệ hiển thị mà còn trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và các ngành công nghiệp khác đòi hỏi độ chính xác cao Phủ lớp bằng laser. Tiềm năng của thiết bị có thể tái cấu hình này Phủ lớp bằng laser Tiềm năng của hệ thống này trong việc cách mạng hóa quá trình xử lý vật liệu là vô cùng to lớn.